シルダリア川下流域におけるシルダリア川下流域における消費水量の推定消費水量の推定

Estimation of Consumptive Use in the LowEstimation of Consumptive Use in the Lower Syr Darya River Basiner Syr Darya River Basin

鳥取大学農学部鳥取大学農学部猪迫耕二・北村義信・山本定博・田熊勝利猪迫耕二・北村義信・山本定博・田熊勝利

アラル海の縮小アラル海の縮小

From Micklin (1993) in Geotimes p.16

研究の位置付け研究の位置付け戦略的創造研究推進事業（戦略的創造研究推進事業（ CRESTCREST ）） 「「人口急増地域の持続的な流域水政策シナリオ－モンスーン人口急増地域の持続的な流域水政策シナリオ－モンスーン・アジア地域等における地球規模水循環変動への対応戦略・アジア地域等における地球規模水循環変動への対応戦略」」 アジアにおける人口急増地域の地理的条件，水文条件およびアジアにおける人口急増地域の地理的条件，水文条件および水循環や水利用の経過の特性を明確にして，総合的・系統的水循環や水利用の経過の特性を明確にして，総合的・系統的な水循環システムの分析に基づくな水循環システムの分析に基づく最適な水管理のための政策最適な水管理のための政策シナリオを提示し，政策決定のための支援ツールを整備シナリオを提示し，政策決定のための支援ツールを整備する．する．

鳥取大学チーム：水不足地域担当鳥取大学チーム：水不足地域担当水不足と下流域の深刻な水土環境の劣化に直面しているシル水不足と下流域の深刻な水土環境の劣化に直面しているシルダリア川流域ダリア川流域を対象として，水需給の実態，流域関係国の水を対象として，水需給の実態，流域関係国の水政策，水環境の現状掌握・将来動向の評価を行い，水・環境政策，水環境の現状掌握・将来動向の評価を行い，水・環境問題解決のための将来像と改善対策を明らかにし，問題解決のための将来像と改善対策を明らかにし，同流域の同流域の水政策シナリオを提案水政策シナリオを提案する．

研究の背景研究の背景（シルダリア川下流域の場合）（シルダリア川下流域の場合）

アラル海の分断が政策決定の基礎アラル海の分断が政策決定の基礎44 カ国（キルギスタン，タジキスタン，ウズベキスタカ国（キルギスタン，タジキスタン，ウズベキスタン，カザフスタン）間の河川共同管理システムの機能ン，カザフスタン）間の河川共同管理システムの機能不全不全

　　→　　　→　河川管理は各国独自の政策で対処河川管理は各国独自の政策で対処

これらを基本条件としたときの水管理シナリオを検討これらを基本条件としたときの水管理シナリオを検討

研究の背景と目的研究の背景と目的現実的な水管理目標：小アラル海の水環境の維持現実的な水管理目標：小アラル海の水環境の維持

　　 * ベルグ海峡にコカラクダムを建設ベルグ海峡にコカラクダムを建設　　　　 ** 流入水量の確保　→　流入水量の確保　→　　　　シルダリア川流域の　　　シルダリア川流域の 5353 ％を占める下流域％を占める下流域

（乾燥地帯を流下）における水利用計画の見直し（乾燥地帯を流下）における水利用計画の見直し

シルダリア川の取水量のシルダリア川の取水量の 8080 ～～ 90%90% が農業利用→が農業利用→　　農業要水量の再設定　　農業要水量の再設定

要水量算定の基礎量として水ストレス・塩ストレ要水量算定の基礎量として水ストレス・塩ストレスの影響を加味した消費水量の推定スの影響を加味した消費水量の推定

　　　　　　　　

対象流域の概況対象流域の概況シルダリア川：天山山脈～小アラル海シルダリア川：天山山脈～小アラル海

NASA World Wind 1.3.11

全長 2210ｋｍ流域面積 40.28万 km ２　

42ß30

45

60 62ß30 65 67ß30 70

Betpak-DalaBetpak-DalaBetpak-DalaBetpak-DalaBetpak-Dala

oz.Aydarkul'oz.Aydarkul'oz.Aydarkul'oz.Aydarkul'oz.Aydarkul'

Aral SeaAral SeaAral SeaAral SeaAral Sea

Syr-Dar'ya

Syr-Dar'ya

Syr-Dar'ya

Syr-Dar'ya

Syr-Dar'ya

Amu-Dar'ya

Amu-Dar'ya

Amu-Dar'ya

Amu-Dar'ya

Amu-Dar'ya

Aral'skAral'skAral'skAral'skAral'sk

Kzyl-OrdaKzyl-OrdaKzyl-OrdaKzyl-OrdaKzyl-Orda

DzhambulDzhambulDzhambulDzhambulDzhambul

UZBEKISTANUZBEKISTANUZBEKISTANUZBEKISTANUZBEKISTAN

NukusNukusNukusNukusNukus

UrgenchUrgenchUrgenchUrgenchUrgench

TASHKENTTASHKENTTASHKENTTASHKENTTASHKENT

KazalinskKazalinskKazalinskKazalinskKazalinsk

DzusalyDzusalyDzusalyDzusalyDzusaly

CiiliCiiliCiiliCiiliCiili

AcisajAcisajAcisajAcisajAcisaj

TurkestanTurkestanTurkestanTurkestanTurkestan

CimkentCimkentCimkentCimkentCimkent

CardaraCardaraCardaraCardaraCardara

Obs.1Obs.1Obs.1Obs.1Obs.1

調査対象地域

綿花単作地域水田輪作地域

輪作形態米－アルファルファ－小麦米－アルファルファ－コーン

シルダリア川のシルダリア川の ECEC

CardaraCardara

CardaraCardara～～TurkestanTurkestan

シャメーノフ農園（シャメーノフ農園（ Kzyl-OrdaKzyl-Orda郊外）郊外）

水田

水路からの漏水と塩類集積

KazalinskKazalinsk 輪作体系水稲－アルファルファ－小麦や水稲－アルファルファ－ひまわり（または Maize ）

水稲作による地下水位の上昇を輪作で制御する．

ウォーターロギングウォーターロギング（イエルタイ～～カラオジャック水路合流点）（イエルタイ～～カラオジャック水路合流点）

KazalinskKazalinsk～小アラル海～小アラル海

小アラル海近傍のSyr Darya川（宿営地側）

ボートでの小アラル海水質調査

道路側の塩湖

アラル海の底とベルグ海峡の渡しアラル海の底とベルグ海峡の渡し船船

現地での微気象測定現地での微気象測定

小アラル近傍の気象環境小アラル近傍の気象環境2005/7/3 2005/7/3

（（ 4646ºº06’N, 6006’N, 60ºº51’)51’) 　　

全天日射量は１０００Wm-2

（瞬間値では 1200Wm-2 ）を超える．

最高気温３５℃（日によって 40℃ を超える）

相対湿度 20 ～ 70 ％

作物蒸発散量は大きくなる

0 4 8 12 16 20 24

0

200

400

600

800

1000

1200

0 4 8 12 16 20 2410

20

30

40

20

40

60

80

0 4 8 12 16 20 24

0

4

8

12

Ra

dia

tion

(W

m–2

)

Time (hour)

Te

mp

(o C

)

Time (hour)

Win

d s

pe

ed

(m

s–1

)

Time (hour)

RH

(%

)

使用した気象データソース　　　（財）気象業務支援センター 発行

世界気象資料の内容世界気象資料の内容

月平均気圧，月平均気温，月平均最高気温，月平均最低気温，月平均相対湿度，月平均水蒸気圧，月平均雲量，月合計降水量，月平均風速

純放射量は Chang の式， Black の式などを利用して推定

消費水量の推定法消費水量の推定法FAOFAO　　 No.56 Penman-Monteith No.56 Penman-Monteith 法法　　１．各都市の基準蒸発散量（　　１．各都市の基準蒸発散量（ EToETo）の推定）の推定　　　　　　　　　　 (1)(1) Aral’sk Aral’sk (2) Kazalinsk (3) Dzusaly (4) (2) Kazalinsk (3) Dzusaly (4) Kzyl-OrdaKzyl-Orda (5) Ciili (5) Ciili　　　　　　　　　　 (6) Acidaj (7) (6) Acidaj (7) TurkstanTurkstan (8) Cimkent (9) (8) Cimkent (9) CardaraCardara

　　２．各都市の作物蒸発散量（　　２．各都市の作物蒸発散量（ ETETｃ）の推定ｃ）の推定 (1) rice (2) cotton (3) alfalfa (4) wheat (5) maize(1) rice (2) cotton (3) alfalfa (4) wheat (5) maize

SMDSMDモデルによる灌漑シミュレーションモデルによる灌漑シミュレーション　　　　　　 SMDSMDi+1i+1 = = SMDSMDii + + CUCUii – – I Iii – – PPi i + + GGii

SMD: SMD: 土壌水分欠損量（全有効水分量からの土壌水分減少量）土壌水分欠損量（全有効水分量からの土壌水分減少量）　　　　 　　 I : I : 灌漑水量灌漑水量　　　　　　　　　　　　 P : P : 降水量（ここでは０）降水量（ここでは０）　　　　　　　　　　　　 G : G : 重力排水量（土壌によって一定値を使用）重力排水量（土壌によって一定値を使用）　　　　　　

検討対象作物の栽培日数と作物係数検討対象作物の栽培日数と作物係数米（ 180日），綿花（ 195日），アルファルファ（永年），

小麦（ 130日），コーン（ 140日）

0 60 120 180 240 300 3600

0.61.2

00.61.2

00.61.2

00.61.2

00.61.2

Maize

Wheat

Alfalfa

Cotton

RiceC

rop

coef

fici

ent, K

c

Calender days (d)

消費水量の推定法消費水量の推定法

0

1

SMDt

Rf(SMD)

SMDmax

cSETKSMDRfCU

tey

s ECECK

bK

1001

Ks： :塩ストレス係数Ky：収量反応係数（ここでは 1.0）b： ECの増加量当たりの収量減少率ECe：土壌水の EC（飽和抽出水）ECt　：収量減が発生する ECの閾値

土壌データ土壌データKzyl-Orda(Kzyl-Orda(シルト質埴土シルト質埴土 ))，， Turkestan(Turkestan(シルト質壌土）の農シルト質壌土）の農地土壌地土壌

0 0.2 0.40 0.2 0.40 0.2 0.4100

102

104

(c)

Water content (m3 m

–3)

Suc

tion

(cm

)

(b)(a)

Soil1Soil1 （（ a)a) Soil2(b)Soil2(b) Soil3 (c)Soil3 (c)

飽和透水係数飽和透水係数 (cm s(cm s-1-1)) 7.47.4ｘｘ 1010-5-5 2.02.0ｘｘ 1010-5-5 4.24.2ｘｘ 1010-4-4

有効水分量有効水分量 0.1320.132 0.1330.133 0.2360.236

ECe (dS mECe (dS m-1-1)) 2.442.44 6.616.61 1.391.39

灌漑シミュレーションのシナリオ灌漑シミュレーションのシナリオ

１回の灌水量１回の灌水量　　畑：　　畑： TRAMTRAM　　水田：飽和水分量の　　水田：飽和水分量の 2020 ％（水田％（水田 TRAMTRAM ））　　　　　　＋湛水深（　　　　　　＋湛水深（ 30cm30cm ））灌漑法灌漑法

　　畑：定時定量灌漑　　畑：定時定量灌漑　　水田：随時定量灌漑　　水田：随時定量灌漑　　　　　（水田　　　　　（水田 TRAMTRAM＋減水深が消費されたら＋減水深が消費されたら灌漑）　灌漑）　間断日数間断日数

　　　　　　 TRAM/TRAM/ 全生育期間の平均蒸発散量全生育期間の平均蒸発散量

各都市の基準蒸発散量各都市の基準蒸発散量

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

0

2

4

6

8

10

0

2

4

6

8

10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120

2

4

6

8

10

Month

(9)

Month

(8)

(3)(2)

ET

o (m

m/d

) (1)

(5) (6)

ET

o (m

m/d

) (4)

Month

ET

o (m

m/d

) (7)

(1) Aral’sk (2) Kazalinsk (3) Dzusaly (4) Kzyl-Orda (5) Ciili(6) Acidaj (7) Turkstan (8) Cimkent (9) Cardara

作物蒸発散量作物蒸発散量都市都市 RiceRice CottonCotton AlfalfaAlfalfa WheatWheat MaizeMaize

Aral’skAral’sk 12291229 10841084 930930 648648 664664

KazalinskKazalinsk 11701170 10341034 897897 629629 668668

DzusalyDzusaly 13721372 11991199 10431043 703703 730730

Kzyl-OrdaKzyl-Orda 13641364 11941194 10371037 712712 740740

CiiliCiili 13351335 11771177 10171017 715715 758758

AcisajAcisaj 12841284 11141114 961961 643643 641641

TurkestanTurkestan 13581358 11881188 10381038 701701 721721

CimkentCimkent 12841284 11151115 961961 662662 666666

CardaraCardara 14491449 12581258 10861086 752752 764764

(mm)

総消費水量総消費水量Soil 1 Rice Cotton Alfalfa Wheat MaizeAral'sk 1229 1084 903 647 608

Kzyl-Orda 1364 1194 1007 712 677Turkstan 1358 1188 1007 701 660Cardara 1449 1258 1055 751 700

Soil 2 Rice Cotton Alfalfa Wheat MaizeAral'sk 698 1084 617 619 274

Kzyl-Orda 775 1194 688 681 305Turkstan 771 1188 689 670 297Cardara 823 1258 721 720 315

Soil 3 Rice Cotton Alfalfa Wheat MaizeAral'sk 1112 1026 930 613 606

Kzyl-Orda 1335 1130 1037 654 697Turkstan 1288 1118 1017 642 672Cardara 1384 1205 1086 712 709

(mm)

水ストレスの発生状況水ストレスの発生状況

0 60 120 180 240 300 360–200

0

200

400

600

0 60 120 180 240 300 360–200

0

200

400

600

SM

D (

mm

)

SMDmax

SMDt

SMDmin

Calender days (d)

SM

D (

mm

)

SMDmax

SMDt

SMDmin

Soil (b)

Calender days (d)Soil (c)

おわりにおわりに水ストレスは適切な灌漑スケジューリングで水ストレスは適切な灌漑スケジューリングで回避できる．回避できる．塩ストレスが消費水量に与える影響は大きい．塩ストレスが消費水量に与える影響は大きい．塩ストレスが大きい圃場で作物蒸発散量に相塩ストレスが大きい圃場で作物蒸発散量に相当する量を灌水すると過剰灌漑となり，さら当する量を灌水すると過剰灌漑となり，さらに塩害が助長される恐れがある．に塩害が助長される恐れがある．消費水量と作物蒸発散量との差をリーチング消費水量と作物蒸発散量との差をリーチング水量として利用するなどの有効利用を計る必水量として利用するなどの有効利用を計る必要がある．要がある．